Дислокации не оказывают существенного влияния на магнитную индукцию насыщения, но значительно влияют на начальную и максимальную магнитную проницаемость, коэрцитивную силу. Магнитная индукция насыщения - это основной магнитный параметр материала, который целиком и полностью зависит от химического состава материала и не зависит от технологических режимов обработки. Если начальная магнитная проницаемость не имеет большого значения для практического применения в технике, то максимальная магнитная проницаемость и коэрцитивная сила имеют определяющее значение.
На рисунке в логарифмических координатах представлены результаты измерения максимальной магнитной проницаемости в зависимости от плотности дислокаций для различных магнитных материалов. Из рисунка видно, что с увеличением плотности дислокаций с 4×1010 до 7×1013 м-2 максимальная магнитная проницаемость уменьшается в следующих пределах: для железного образца с 3680 до 370, для образца из сплава Fe-1,9% Si с 6900 до 530, для образца из сплава Fe-4% Si с 14600 до 910, а для образца из сплава Fe-6,5% Si с 47700 до 2170. Эксперименты показали, что максимальная магнитная проницаемость увеличивается с повышением содержания кремния. Чем меньше плотность дислокаций и чем выше содержание кремния в сплаве, тем выше максимальная магнитная проницаемость.
N,M-2
Рисунок 1. Зависимость максимальной магнитной проницаемости от плотности дислокаций для различных магнитных материалов: 1 - Fe; 2 - Fe-Si (1,9% Si); 3- Fe-Si (4% Si); 4 - Fe-Si (6,5% Si)
Для определения коэрцитивной силы автором предложена аналитическая зависимость коэрцитивной силы от концентрации доменов и плотности дислокаций:
Нс=1,5 ,
где k - константа магнитной анизотропии;
δ - толщина доменной стенки;
N - плотность дислокаций;
μо - абсолютная магнитная проницаемость;
Is - самопроизвольная намагниченность;
D - диаметр кристаллита;
n - число доменов в единице объема;
ε - показатель степени плотности дислокаций;
q - показатель степени числа доменов.
Откуда видно, что коэрцитивная сила уменьшается с увеличением концентрации доменов и уменьшением плотности дислокаций.
Для плотности дислокаций N=7×1011 м-2 и числа доменов n=650 показатели степени равны ε=0,08 и q=0,04, а для плотности дислокаций N=2×1014 м-2 и числа доменов n=650 - ε=0,2 и q=0,16.
Домен со своими стенками является совокупным материальным макроскопическим объектом, для которого можно применить формулу кинетической энергии:
E=mV2/2
Из этой формулы можно примерно оценить скорость движения ДГ:
V= √2E /m,
где E - энергия доменной границы (для железа E»5,35×10-16 Дж);
m - эффективная масса 180о доменной границы (для железа m≈3,7×10-20 кг).
Результаты измерения показали, что с увеличением плотности дислокаций от 4×1010 до 7×1013 м-2 скорость движения ДГ уменьшается в следующих пределах: для железного образца с 172,5 до 9,9 м/с, для образца из сплава Fe-1,9% Si с 216,2 до 26,3 м/с, для образца из сплава Fe-4% Si с 257,6 до 43,4 м/с, а для образца Fe-6,5% Si с 293,7 до 58,8 м/с.
Выводы
- Для образцов из сплава Fe-Si определено, что при уменьшении плотности дислокаций максимальная магнитная проницаемость увеличивается и тем в большей мере, чем выше содержание кремния в сплаве.
- Автором предложена аналитическая формула
, устанавливающая зависимость коэрцитивной силы от плотности дислокаций и числа доменов для низкомагнитострикционных образцов. - Установлено, что скорость движения доменных границ с увеличением плотности дислокаций уменьшается и тем больше, чем меньше содержание кремния в Fe-Si сплаве.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Tebble R.S. Ferromagnetic Domains. Amsterdam: North-Holland Publ. Co., 1969, p. 98.
- Кандаурова Г.С. Оноприенко Л.Г. Доменная структура магнетиков. г. Свердловск, 1988.
- Träuble H. Magnetisierungskurbe und magnetische Hysterese ferromagnetischer Einkristall. Berlin-Heidelberg-New-York, Springer, 1966, p. 318.
- Vicena F. On the influence of dislocations on the coercive field of ferromagnetic / - «Chechosl. I. Phys.», 1955. V. 5, p. 480.
- Ichiyama T. Structure and Control of Magnetic Domain in Crain-oriented Silicon Steel. Journal of the Iron and Steel Institute of Japan, 1983, v. 69, № 8, p. 895-902.
- Nozawa T., Yamamoto T., Matsuo Y. and Ohya Y. IEEE Trans. Magne., MAG-14 (1978), p. 252-257.
- Драгошанский Ю.Н. и др. Влияние совершенства кристаллографической текстуры (110) [001] на величину электромагнитных потерь в трансформаторной стали // ФММ. 1978. Т. 45. № 45. № 4. С. 723-728.